用於形成烷基硫醇自組裝單層的水溶液及使用該溶液形成該單層的方法

2023-08-04 06:16:46 1

用於形成烷基硫醇自組裝單層的水溶液及使用該溶液形成該單層的方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於在基體上形成烷基硫醇自組裝單層的水溶液，所述水溶液包含烷基硫醇和非離子型表面活性劑混合物，其用於在該水溶液中形成膠束網絡。本發明還涉及一種使用該水溶液形成烷基硫醇自組裝單層的方法。
【專利說明】用於形成烷基硫醇自組裝單層的水溶液及使用該溶液形成 該單層的方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用於形成烷基硫醇自組裝單層的水溶液及使用該溶液形成該單 層的方法。更具體而言，本發明涉及一種用於在基體上形成烷基硫醇自組裝單層的包含烷 基硫醇和非離子型表面活性劑混合物的水溶液，和使用該溶液形成該單層的方法。

【背景技術】
[0002] 自組裝單層（SAM)是有機化合物的有序化單層膜，所述有機化合物從溶液或氣相 中自發地吸收至固體基體上。這種有機化合物由對於目標基體具有特異親合力的化學官能 團構成。取決於對有機化合物的選擇和所顯示出的化學官能，在目標基體上形成SAM將改 變目標基體的特性。
[0003] 由於可以設計形成SAM的特定化合物，因此本發明提供了對現有表面產生各種新 特性的可能。事實上，由現有技術可知，SAM技術已用於在現有材料上獲得有利特性，如腐 蝕防護和磨損保護。
[0004] 此外，由現有技術可知，可以利用金屬基體來形成SAM。因此，在電子工業中普遍存 在涉及SAM的技術。現有技術提供了具有已知可連接至特定金屬、金屬氧化物和半導體的 特定化學官能團的數種有機化合物。具體而言，更常見的實例是烷烴硫醇的衍生物。
[0005] 遺憾的是，SAM與固體基體之間形成的鍵合易於氧化和分解。這會不利地影響該 結構，因而不利地影響SAM在基體上形成的品質。用於阻止或預防SAM層分解的一個方法 實例描述於以Liu等的名義於2005年10月6日公布的美國專利公報第2005/0221081號 中。該公報中所描述的方法使用了溶劑，所述溶劑可以是水、水性溶劑、水性緩衝劑或其混 合物。然而，與所採用的大多數方法一樣，該SAM形成方法是一個緩慢的工藝，需要數小時 和/或數日來完成。
[0006] 類似地，在以Ganesh等的名義於2007年公布的"Self-assembled monolayers(SAMs)of alkoxycyanobiphenyl thiols on gold surface using a lyotropic liquid crystalline medium"中描述的燒氧基氰基聯苯硫醇SAM在金上的形成在室溫實 現，並且需要約15小時。這種SAM形成過程的緩慢性質是一項缺點。
[0007] 過去，已經使用單獨一種非離子型表面活性劑將烷基硫醇溶解在水溶液中。非離 子型表面活性劑的濃度為40%，並且工藝時間同樣緩慢，需要至少數分鐘在例如金表面上 實現單分子層。SAM工作液的濁點僅為約40°C?50°C，並且SAM溶液的槽池壽命（bath life)因烷基硫醇在該溶液中的氧化而僅為約幾日。
[0008] 通常，如現有技術所述，在金屬基體上形成SAM的方法是緩慢的工藝，並且形成 過程通常延續數小時至數日範圍。這歸因於以下事實：SAM已被吸收在金屬基體上，並 且之後自發進行有序化（organization)。此外，作為最常用於形成SAM的化合物，烷烴 硫醇及其衍生物的使用通常與有機類溶劑相關聯。此類溶劑制約了 SAM形成、如卷對卷 (reel-to-reel)工藝等高速工藝中熱量的採用，並不利地影響了生產率。另外，此類溶劑釋 放揮發性有機化學物質，其對健康和環境有害。
[0009] 鑑於以上原因，對提供用於在基體上形成SAM的溶液和方法存在需求，所述溶液 和方法目的在於解決以上問題中的至少一項，或者至少提供替代物。


【發明內容】

[0010] 本發明的用於形成烷基硫醇自組裝單層的水溶液和方法解決了以上和其他問題， 並在本領域中取得進展。本發明的水溶液和方法具有在較短時間內形成烷基硫醇自組裝單 層的優點。本發明的水溶液的第二個優點在於，所述水溶液不含有機溶劑和有害試劑，這提 供了用於形成烷基硫醇自組裝單層的環境和用戶友好型方法。
[0011] 根據本發明的一個實施方式，提供了一種用於在基體上形成烷基硫醇自組裝單層 的水溶液。該水溶液包含硫醇和非離子型表面活性劑混合物，其用於在該水溶液中形成膠 束網絡。
[0012] 根據本發明的一些實施方式，非離子型表面活性劑混合物含有兩種以上非離子型 表面活性劑，該非離子型表面活性劑選自由蓖麻油聚二醇醚、聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共 聚物、乙氧基化油烯基-鯨蠟基醇和聚乙二醇叔辛基苯基醚組成的組。在本發明的某些實 施方式中，非離子型表面活性劑混合物包含至少三種以上非離子型表面活性劑。
[0013] 根據本發明的一些實施方式，非離子型混合物
[0014] 根據本發明的一些實施方式，烷基硫醇的濃度為0. OlM?0. 05M。
[0015] 根據本發明的一些實施方式，該水溶液還包含pH緩衝體系，其用於控制該水溶液 的pH。優選的是，該水溶液的pH為3?11。
[0016] 根據本發明的另一實施方式，提供了一種包含本發明的水溶液的自組裝單層。
[0017] 根據本發明的另一實施方式，提供了一種用於形成烷基硫醇自組裝單層的方法。 該方法包括：提供具有至少一個表面的基體；和將包含烷基硫醇和非離子型表面活性劑混 合物的水溶液直接或間接地施加至該基體的至少一個表面上。
[0018] 根據本發明的一些實施方式，通過將基體浸入該水溶液約5?20秒，來將水溶液 施加至基體的至少一個表面上。
[0019] 根據本發明的另一實施方式，提供了用於形成烷基硫醇自組裝單層的另一方法。 該方法包括混合烷基硫醇與非離子型表面活性劑混合物以獲得溶液；用水稀釋該溶液；在 攪拌（agitation)下加熱該溶液以獲得均勻水溶液；將基體浸入該均勻水溶液中以塗布基 體；清洗該經塗布的基體；和乾燥該經塗布的基體。
[0020] 根據本發明的另一實施方式，該方法還包括將含有烷基硫醇和非離子型表面活性 劑混合物的溶液與PH緩衝體系混合。該方法也還包括控制
[0021] 根據本發明的另一實施方式，將基體浸入溫度為20°C?80°C的水溶液中。基體浸 入溶液中5?20秒。
[0022] 根據本發明的另一實施方式，提供了一種通過本發明的方法可獲得的自組裝單 層。
[0023] 根據本發明的另一實施方式，提供了一種經塗布的製品，所述經塗布的製品包含 基體和通過本發明的方法可獲得的自組裝單層。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 本發明的以上和其他優點和特徵描述於以下詳細說明中，並顯示在以下附圖中：
[0025] 圖1顯示了進行二氧化硫蒸氣試驗後的經化學鍍鎳浸金（Electroless Nickel I_ersion Gold, ENIG)鍍覆的樣品。金層的厚度為0.028 iim。
[0026] 圖2顯示了使用本發明的水溶液處理並進行二氧化硫蒸氣試驗後的經ENIG鍍覆 的樣品。金層的厚度為0.028 iim。
[0027] 圖3顯示了進行二氧化硫蒸氣試驗後的經浸銀塗布的（immersion silver coated)銅樣品。銀層的厚度為0.038lim。
[0028] 圖4顯示了使用本發明方案的水溶液處理並在進行二氧化硫蒸氣試驗後的經浸 銀塗布的銅樣品。銀層的厚度為0.038 ym。
[0029] 圖5顯示了不同銅樣品在0. 5M氯化鈉溶液中的極化曲線。
[0030] 圖6顯示了裸銅樣品的接觸角。該接觸角為85°。
[0031] 圖7顯示了進行SAM處理後銅樣品的接觸角。在此情況下接觸角為136°。
[0032] 圖8顯示了在24小時中性鹽霧試驗後進行SEM掃描的兩種銅試樣A和B。銅試樣 A是裸銅，而銅試樣B是經SAM處理的銅。
[0033] 圖9顯示了進行二氧化硫蒸氣試驗後的經ENIG鍍覆的樣品。金層的厚度為 0. 068 u m〇
[0034] 圖10顯示了進行二氧化硫蒸氣試驗後的經浸銀塗布的銅樣品。銀層的厚度為 0. 064 u m〇

【具體實施方式】
[0035] 本發明涉及一種用於在基體上形成烷基硫醇自組裝單層的水溶液。該水溶液包含 烷基硫醇和非離子型表面活性劑混合物。
[0036] 本發明使用的術語"非離子型表面活性劑"主要指下述表面活性試劑，其不同於在 水溶液中具有負電荷的陰離子型表面活性劑和具有正電荷的陽離子型表面活性劑，在水溶 液中不離解為離子。
[0037] 適當的非離子型表面活性劑包括但不限於蓖麻油聚二醇醚、聚氧丙烯-聚氧乙烯 嵌段共聚物、乙氧基化油烯基-鯨蠟基醇和聚乙二醇叔辛基苯基醚等。
[0038] 在本發明的一個實施方式中，該水溶液包含至少兩種非離子型表面活性劑。在一 個優選實施方式中，該水溶液包含
[0039] 優選的是，非離子型表面活性劑混合物以約1 %?4% (w/v)的濃度存在。
[0040] 本文所使用的術語"烷基"如本領域技術人員所理解的那樣。除非明確地另外指 明，否則烷基是指通常具有2?8個碳原子的直鏈或支鏈飽和脂肪族基團。除非明確地另 外指明，否則烷基可以取代有一個或多個取代基。
[0041] 本文所使用的術語"烷基硫醇"具有通式R-(CH2)n-SH,其中SH為硫醇頭基（head group)，並且取決於要形成的層的所需特性，n可以表示7?17中的任何數。R可以表示任 何適當的末端官能團，其將根據目的用途而對SAM賦予所需特性。
[0042] 通過使用具有不同末端官能團的烷基硫醇，可以在基體的表面上引入各種各樣的 化學官能團。如接觸角等表面性質可以在非常廣的取值範圍內改變。
[0043] 本文所使用的術語"接觸角"具有其如本領域技術人員所知的普通含義。它是液 體界面接觸基體表面所成的角。
[0044] 本發明可使用的適當的烷基硫醇包括但不限於具有通式R-(CH2)n-SH的那些烷基 硫醇，其中SH為硫醇頭基，n表示7?17中的任意數，並且R表示選自由甲基（CH 3)、甲氧羰 基（carbmethoxy) (CO2CH3)、乙氧撰基（carbethoxy) (CO2CH2CH3)和苯氧撰基（carbphenoxy) CO2CH2C5H6組成的組中的任何適當的末端官能團。
[0045] 優選的是，烷基硫醇以約0. OlM?0. 1M、更優選為約0. 025M的濃度存在於該水溶 液中。
[0046] 本發明的水溶液可以還包含用於將水溶液的pH保持在優選範圍內的緩衝體系。 優選的是，取決於將施加該水溶液的表面類型，水溶液的pH為3?11。在本發明的一個實 施方式中，當將水溶液施加至具有金表面的基體上時，水溶液的PH保持在6. 0?9. 0範圍 內。在本發明的另一實施方式中，當將水溶液施加至具有銀表面的基體上時，水溶液的pH 保持在8. 0?11. 0範圍內。在本發明的另一實施方式中，當將水溶液施加至具有銅表面的 基體上時，水溶液的pH保持在3. 0?6. 0範圍內。在本發明的另一實施方式中，當將水溶 液施加至具有鎳或錫表面的基體上時，水溶液的pH保持在8. 0?11. 0範圍內。
[0047] 在本發明的一個實施方式中，pH緩衝體系包含有機胺和有機膦酸。pH範圍通過改 變水溶液中有機胺和有機膦酸的比例來控制。本領域技術人員將認識到，可以採用其他適 當的緩衝體系而不脫離本發明。
[0048] 在本發明的一個實施方式中，水溶液中存在的有機組分包括烷基硫醇、非離子型 表面活性劑和構成緩衝體系的組分。在一個優選實施方式中，水溶液中總有機組分濃度為 2%?20% (w/v)。更優選的是，工作液中有機組分的濃度為約5%?10% (w/v)。
[0049] 本發明可使用任何基體，在該基體上可使用本發明的水溶液形成烷基硫醇SAM。基 體可以採取任何適當形式，例如所需材料的箔、小片或圓片。適當的基體材料包括但不限 於，純金屬，如金、銀、銅、青銅、鎳、錫等；和合金，如本領域技術人員所理解的通過任何已知 沉積工藝在基體上沉積的基體材料層中的合金。
[0050] 如本領域技術人員將理解的，構成水溶液的非離子型表面活性劑和其他部分的選 擇將部分地由要塗布的基體和/或表面的性質決定。鑑於本文所記載的教導和公開內容， 在具有本領域的技術水平下，基於要塗布的特定基體和/或表面，為了穩定水溶液而選擇 兩種以上適當的非離子型表面活性劑是本領域技術人員的手段而不需過多實驗。
[0051] 由於本發明使用非離子型表面活性劑混合物代替單獨一種非離子型表面活性劑 來將烷基硫醇溶於水中從而在水溶液中形成膠束網絡，因而本發明提供的水溶液是穩定 的。水溶液中的烷基硫醇通過該溶液中形成的膠束網絡而穩定化。在烷基硫醇濃度為約 0. OlM?0. IM範圍內時，非離子型表面活性劑混合物均勻地分散在水溶液中。水溶液中的 膠束網絡與PH緩衝體系一起防止烷基硫醇氧化，特別是在高溫（例如，約80°C )下的氧化。 這使本發明的水溶液在高溫下非常穩定。水溶液的高溫有助於加快膠束網絡向要塗布的基 體表面的傳送。水溶液中的膠束網絡與pH緩衝體系一起使水溶液能夠以較短的浸漬時間 在較低的烷基硫醇濃度下高效地形成單分子層。
[0052] 本發明的水溶液可以在環境溫度至約80°C下使用。該溶液不含有機溶劑和有害試 齊U。這提供了在基體上形成烷基硫醇自組裝單層的環境和用戶友好型方法。
[0053] 在本發明的另一個方面中，提供了一種用於形成本發明的烷基硫醇自的方法。該 方法包括混合烷基硫醇與非離子型表面活性劑混合物以獲得溶液的步驟。然後用水稀釋該 溶液以獲得水溶液。然後在強力攪拌下加熱該水溶液。在一個優選實施方式中，將水溶液 加熱至約40°C?80°C的溫度。可以通過攪動（stirring)或通過本領域已知的其他手段攪 拌該溶液。該溶液攪拌至獲得均勻且澄清的溶液，隨後將基體浸入該水溶液中以使用該水 溶液塗布基體。在一個優選實施方式中，溶液在約40°C?60°C的溫度攪拌約30分鐘。
[0054] 優選的是，將水溶液的溫度保持在20°C?80°C範圍內，更優選的是，將該溫度保 持在50°C?65°C範圍內。
[0055] 基體在水溶液中的浸入時間隨要塗布的基體和/或表面類型而變化。通常，浸入 時間在約5秒?20秒變化。例如，在要塗布具有金表面的基體的情況下，浸入時間可以為 約5秒?10秒。在要塗布具有銀表面的基體的情況下，浸入時間可以為約5秒?15秒。在 要塗布具有銅表面的基體的情況下，浸入時間可以為約5秒?20秒。在要塗布具有鎳和/ 或錫表面的基體的情況下，浸入時間可以為約10秒?20秒。
[0056] 在將水溶液塗布至基體上之後，用水清洗經塗布的基體，並使用本領域已知的任 何適當方法進行乾燥。在一個優選實施方式中，利用熱空氣來乾燥經塗布的基體。在本發明 的一個實施方式中，經塗布的基體在約7〇°C?80°C的溫度乾燥。在另一優選實施方式中， 用溫去離子水在約40°C?50°C的溫度清洗經塗布的基體。
[0057] 在本發明的另一個方面中，通過使用本發明的水溶液形成的自組裝單層（SAM)在 將適當的基體浸入本發明的水溶液中的同時自發形成。與現有技術中通常使用有機溶劑類 溶液形成的SAM相比，使用本發明的水溶液形成的SAM具有更緻密的無缺陷分子結構。使 用本發明的水溶液形成的SAM具有比現有技術的那些SAM更優異的疏水性，因為本發明的 溶液能夠顯著提高任何適當金屬表面塗飾（surface finishing)的抗氧化性和抗腐蝕性。
[0058] 例如，在金或銀表面上形成的SAM作為孔阻斷物（pore blocker)能夠將沉積層厚 度減小至高達50%，同時保持同樣或者更佳的性能（關於在金表面上的施加參見圖2和9 ; 關於在銀表面上的施加參見圖4和10)。SAM還能夠提高金和銀表面的抗腐蝕性和抗變色 性。
[0059] 銀易於變色和腐蝕，特別是在暴露在重度汙染的環境時。本發明的水溶液能夠在 銀表面上形成SAM，SAM又能夠有助於提高銀表面的抗腐蝕性和抗變色性。
[0060] 當將本發明的水溶液施加至鎳或錫表面時，該溶液可充當現有技術中使用的鉻鈍 化液的替代物。
[0061] 銅易於氧化，並將導致電氣和電子器件導電性的故障。現有技術中當前採用的防 止銅氧化的方法是在銅表面上進行鍍銀或者化學鍍鎳。最常用的鍍銀工藝是鍍氰化銀工 藝，該工藝通常成本高昂，因為需要許多時間和勞動來處理工藝過程中產生的有毒廢料，然 後才能將有毒廢料處理到環境中。化學鍍鎳不是環境友好的，因為其產生大量廢液。本發明 的水溶液可用於形成SAM而無需將原本在使用常規溶液形成SAM時所需的鍍氰化物工藝。
[0062] 使用本發明的水溶液在例如金、銀和銅表面上形成的SAM表現出對所述表面的有 效保護，因為其增強了所述表面的抗腐蝕性和抗變色性（參見以下實施例）。
[0063] 本發明的水溶液能夠施加在不同厚度的基體或金屬，例如金或銀沉積層上。已經 進行了抗腐蝕性測試。結果顯示，本發明的水溶液的是優異的孔阻斷物，並且能夠顯著地提 高超薄金或銀沉積層（例如，約IOnm?30nm)的抗腐蝕性（參見以下實施例5)。結果也 顯示，本發明的水溶液能夠提高銅表面的抗腐蝕性。在測試中，即使在將表面浸入自來水或 5%氯化鈉溶液中超過一周之後，塗布有本發明的水溶液的銅表面也未顯示出變色和/或 受腐蝕。
[0064] 金和銀價格的升高迫使電子工業降低金和銀的厚度並保持甚至提高其性能。環保 監管（green regulatory)也驅動該行業尋求綠色工藝。當前，潤滑油或溶劑類SAM用於滿 足該工業需求。SAM水溶液作為一種有前途的納米技術，因其環境和用戶友好型工藝以及其 成本效益而吸引了許多關注。
[0065] 從本發明的以上描述中可以理解，本發明的水溶液和方法具有若干優點。其中之 一是本發明的水溶液和方法能夠用於高速卷對卷應用，該卷對卷應用具有約5?10秒的短 工藝時間。本發明中的SAM能夠如上文所述在較短時間內形成，因而是適當的 [0066] 其次，本發明的水溶液比現有技術中的水溶液更穩定，因為該水溶液中形成膠束 網絡從而使該溶液穩定化。
[0067] 再次，如上文所述，該水溶液可以在非常寬的溫度範圍（約20°C?80°C )和很寬 的濃度範圍（約0. OlM?0. IM(烷基硫醇））內進行施加。
[0068] 此外，該水溶液因可施加到各種金屬表面上而具有多樣化功能。本發明的水溶液 不含有機溶劑，因而也不會釋放揮發性有機化學物質。因此該溶液將不對環境和健康造成 任何危害。此外，本發明的水溶液和方法能夠在不使用任何有機染色劑並且不改變接觸電 阻的情況下實現塗布。
[0069] 本發明的水溶液結合了納米技術，與當前所知的用於本領域的或者正在開發的技 術相比，所述納米技術提供了環境和用戶友好型方法，和成本效益型有機塗飾。該水溶液也 提供了多功能塗層以使基體或底塗層多樣化。要塗布的基體或表面可以僅僅以適當方式浸 入本發明的水溶液中，簡單地衝洗，必要時在適當條件下乾燥。
[0070] 本發明將在下述本發明的示例性實施方式中作進一步描述，所述實施方式不限制 如權利要求所闡述的本發明的範圍。
[0071] 實施例
[0072] 實施例1
[0073] 在銅基體上進行化學鍍鎳浸金（ENIG)鍍覆
[0074] 利用 SSC NI-18M 化學品（來自 Stella Specialty Chemicals Pte Ltd，Singapore)使銅熔覆層合試樣鍍覆有化學鎳層。將銅試樣適當清潔並刻蝕，然後浸入 鈀活化液。之後，將銅試樣浸入溫度為約85°C?90°C的SSC Ni-18M化學鍍鎳槽池液中20 分鐘，所述槽池液包含6g/L鎳離子；210ml/L SSC NI-18M添加劑和餘量的水。
[0075] 將經化學鍍鎳塗布的銅試樣在採用SSc lmAU-08化學品（來自Stella Specialty Chemicals Pte Ltd, Singapore)的浸金槽池中分別浸入5和15分鐘，以在經化學鍍鎳塗布 的銅試樣上沉積薄金層。所獲得的金層分別具有約〇. 028 ii m和0. 068 ii m的厚度。
[0076] 實施例2
[0077] 在銅基體上浸銀鍍覆（ImAg)
[0078] 使用AlphaSTAR化學品（來自Enthone Inc.，West Haven, USA)使銅烙覆層合試 樣鍍覆有浸銀層。將銅試樣適當清潔並刻蝕，然後在溫度為約48°C?55°C的浸銀槽池中分 別浸入15和30秒，所述槽池包含0. 5g/L?I. Og/L銀離子；370ml/L AlphaSTAR添加劑和 餘量的水。浸銀層的厚度分別為約〇. 038 ii m和0. 064 ii m。
[0079] 實施例3
[0080] 經ENIG和ImAq鍍覆的銅試樣的二氧化硫孔隙率測試
[0081] 將實施例1和2中新製備的經ENIG和ImAg鍍覆的銅試樣置於環境溫度下的700ml 玻璃乾燥器中4小時，該玻璃乾燥器容有20mL亞硫酸（>5% )。有二氧化硫蒸氣釋放出並
[0082] 暴露在二氧化硫蒸氣中4小時後拍攝試樣的照片。所獲得的照片如圖1、3、9和10 所示。在試樣表面上形成了許多黑點，這表明形成了鎳硫化物（NiSx)、銀硫化物（AgSx)和 銅硫化物（CuSx)。這表明金和銀薄層的孔隙率較高。
[0083] 實施例4
[0084] 將本發明的自組裝單層（SAM)水溶液施加到銅試樣上
[0085] 用水稀釋含有5% (v/v)濃縮混合物的SAM水溶液，所述濃縮混合物包含烷基硫 醇、非離子型表面活性劑混合物和緩衝系統，所述非離子型表面活性劑混合物包含蓖麻油 聚二醇醚、聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物和聚乙二醇叔辛基苯基醚。然後在攪動下將該 溶液加熱至60°C?80°C以獲得均勻溶液。
[0086] 銅熔覆層合試樣進行適當地清潔並刻蝕，然後將其浸入約50°C?60°C的該水溶 液中10秒?20秒。然後用水清洗試樣，並在約80°C?90°C的溫度乾燥。
[0087] 銅與水滴之間形成的接觸角表明存在SAM(參見圖6、7)。圖6顯示的是裸銅樣品 的接觸角，其為85°。圖7顯示的是進行SAM處理之後銅樣品的接觸角，其為136°。接觸 角增加約50°，這表明經SAM塗布的銅表面是疏水的。
[0088] 為確定本發明的SAM的保護能力，應用了動電位技術。圖5顯示了裸銅試樣和經 SAM塗布的銅試樣在0.5M的氯化鈉陽極中的極化曲線顯著降低。這顯示本發明的SAM是有 效的腐蝕抑制物。
[0089] 對經塗布的樣品進行中性鹽霧（NSS)試驗，中性鹽霧（NSS)試驗是預測任何經塗 布的基體的抗腐蝕性的加速腐蝕試驗。圖8顯示了在24小時NSS試驗之後進行SM掃描 的兩種銅試樣A和B。銅試樣A是裸銅，而銅試樣B是經SAM處理的銅。結果顯示，試樣A 的表面嚴重變色和氧化（顏色改變和腐蝕），而試樣B的表面沒有變色和腐蝕。
[0090] 實施例5
[0091] 經SAM處理的經ENIG和ImAg鍍覆的銅試樣的二氧化硫孔隙率測試
[0092] 將實施例1和2中新製備的經ENIG和ImAg鍍覆的銅試樣浸入50°C?60°C的本 發明的SAM水溶液中5秒?15秒，所述水溶液根據實施例4製備。然後用水清洗銅試樣， 並在80°C?90°C乾燥。
[0093] 然後將經SAM處理的銅試樣置於環境溫度下的700ml玻璃乾燥器中4小時，所述 玻璃乾燥器容有20mL亞硫酸（>5% )。有二氧化硫蒸氣釋放出並形成硫化氣氛。
[0094] 暴露在二氧化硫蒸氣中4小時後拍攝試樣的照片。所獲得的照片如圖2和4所 示。從這些照片可以看出，試樣表面上沒有形成黑點，這表明本發明的SAM溶液是有效的孔 阻斷物，能夠顯著提高抗腐蝕性並具有抗變色能力。使用SAM處理的薄金層（0.028 ym，圖 2)提供了比未使用本發明的SAM處理的厚金層（0.068i!m，圖9)更好的抗腐蝕性。銀層獲 得了相同的結果（參見厚度為0.038 iim的圖4和厚度為0.064 iim的圖10)。
[0095] 以上是對被本發明人視作本發明的主題的描述，並且認為其他技術人員能夠並將 基於以上公開內容設計包括本發明的替代性溶液和方法。
【權利要求】
1. 一種水溶液，所述水溶液用於在基體上形成烷基硫醇自組裝單層，所述水溶液包含 烷基硫醇和非離子型表面活性劑混合物，其用於在所述水溶液中形成膠束網絡。
2. 如權利要求1所述的水溶液，其中，所述非離子型表面活性劑混合物包含兩種以上 非離子型表面活性劑，所述非離子型表面活性劑選自由蓖麻油聚二醇醚、聚氧丙烯-聚氧 乙烯嵌段共聚物、乙氧基化油烯基-鯨蠟基醇和聚乙二醇叔辛基苯基醚組成的組。
3. 如權利要求2所述的水溶液，其中，所述非離子型表面活性劑混合物包含至少三種 以上所述非離子型表面活性劑。
4. 如權利要求1所述的水溶液，其中，所述非離子型表面活性劑混合物的濃度為1 % w/ V ?4 % w/v 〇
5. 如權利要求1所述的水溶液，其中，所述烷基硫醇的濃度為0. OlM?0. 1M。
6. 如權利要求5所述的水溶液，其中，所述烷基硫醇的濃度為0. 02M?0. 04M。
7. 如權利要求1所述的水溶液，所述水溶液還包含pH緩衝體系，所述pH緩衝體系用於 控制所述水溶液的pH。
8. 如權利要求7所述的水溶液，其中，所述水溶液的pH為3?11。
9. 如權利要求7所述的水溶液，其中，所述pH緩衝體系包含有機胺和有機膦酸。
10. -種自組裝單層，所述自組裝單層包含權利要求1?9中任一項所述的水溶液。
11. 權利要求1?9中任一項所述的水溶液在製備自組裝單層中的用途。
12. -種用於在基體上形成烷基硫醇自組裝單層的方法，所述方法包括以下步驟： 提供具有至少一個表面的基體；和 將水溶液直接或間接地施加至所述基體的所述至少一個表面上，所述水溶液包含烷基 硫醇和非離子型表面活性劑混合物。
13. 如權利要求12所述的方法，其中，通過將所述基體浸入所述水溶液約5秒?20秒 而將所述水溶液施加至所述基體的所述至少一個表面上。
14. 一種用於在基體上形成烷基硫醇自組裝單層的方法，所述方法包括以下步驟： 混合烷基硫醇與非離子型表面活性劑混合物以獲得溶液； 用水稀釋所述溶液； 在攪拌下加熱所述溶液以獲得均勻水溶液； 將基體浸入所述水溶液以塗布所述基體； 清洗經塗布的所述基體；和 乾燥經塗布的所述基體。
15. 如權利要求14所述的方法，其中，所述非離子型表面活性劑混合物包含兩種以上 非離子型表面活性劑，所述非離子型表面活性劑選自由蓖麻油聚二醇醚、聚氧丙烯-聚氧 乙烯嵌段共聚物、乙氧基化油烯基-鯨蠟基醇和聚乙二醇叔辛基苯基醚組成的組。
16. 如權利要求15所述的方法，其中，所述非離子型表面活性劑混合物包含至少三種 以上所述非離子型表面活性劑。
17. 如權利要求14所述的方法，所述方法還包括： 將含有所述烷基硫醇和所述非離子型表面活性劑混合物的所述溶液與PH緩衝體系混 合。
18. 如權利要求17所述的方法，所述方法還包括： 將所述溶液的pH控制在3?11的範圍內。
19. 如權利要求14所述的方法，其中，將所述基體浸入溫度在20°C?80°C範圍內的所 述水溶液中。
20. 如權利要求14所述的方法，其中，將所述基體浸入所述水溶液5秒?20秒。
21. 如權利要求12或14所述的方法，其中，所述基體具有由下述材料提供的一個或多 個表面，所述材料選自由金、銀、銅、青銅、鎳和錫組成的組。
22. -種自組裝單層，所述自組裝單層通過權利要求12?21中任一項所述的方法可獲 得。
23. -種經塗布的製品，所述經塗布的製品包含基體和權利要求22所述的自組裝單 層。
【文檔編號】C09D5/08GK104220578SQ201280071872
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2012年3月26日 優先權日:2012年3月26日
【發明者】江建平, 尹希江, 王嘯, 盧建紅 申請人:創新市場私人有限公司